Algunos desempeñan un papel beneficioso, e incluso crítico, en el sostenimiento de la vida marina.
En un nuevo estudio, nosotros y un equipo internacional de científicos examinamos el comportamiento de los virus marinos en una gran franja de agua rica en oxígeno justo debajo de la superficie del Océano Atlántico. Lo que descubrimos allí (y su papel en la red alimentaria) muestra los virus marinos bajo una nueva luz.
Estudiar algo tan pequeño
Los virus son increíblemente pequeños, normalmente no tienen más de decenas de nanómetros de diámetro, casi cien veces más pequeños que una bacteria y más de mil veces más pequeños que el ancho de un mechón de cabello.
De hecho, los virus son tan pequeños que no pueden verse con microscopios convencionales.
Una vista de microscopio electrónico muestra ejemplos de miovirus Proclorococos. Las figuras A y D muestran diferentes virus con sus colas. En B y C la cola está recogida. La barra de escala negra indica una longitud de 100 nanómetros. MB Sullivan, et al., 2005, PLOS One, CC BI
Hace décadas, los científicos pensaban que los virus marinos no eran abundantes ni ecológicamente relevantes, a pesar de la clara importancia de los virus para los humanos, las plantas y los animales.
Luego, los avances en el uso de microscopios electrónicos de transmisión a finales de los años 1980 cambiaron todo. Los científicos pudieron examinar el agua de mar con un aumento muy alto y vieron pequeños objetos circulares que contenían ADN. Eran virus y había decenas de millones de ellos por mililitro de agua, decenas de miles de veces más de lo que se había estimado anteriormente.
Una teoría sobre cómo los virus alimentan la vida marina
La mayoría de los virus marinos infectan las células de microorganismos: bacterias y algas que sirven como base de la red alimentaria del océano y son responsables de aproximadamente la mitad del oxígeno producido en el planeta.
A finales de la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que la actividad viral probablemente determina el ciclo del carbono y los nutrientes a través de los sistemas oceánicos. Planteamos la hipótesis, en lo que se conoce como modelo de derivación viral, de que los virus marinos rompen las células de los microorganismos y liberan su carbono y nutrientes en el agua.
Este proceso podría aumentar la cantidad de nutrientes que llegan al fitoplancton marino. El fitoplancton proporciona alimento para el krill y los peces, que a su vez alimentan a la vida marina más grande en todo el océano. Esto significaría que los virus son esenciales para la red alimentaria que impulsa la vasta industria mundial de pesca y acuicultura que produce casi 200 millones de toneladas métricas de productos del mar.
Observando el virus en acción
En un nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications dirigido por los biólogos Naomi Gilbert y Daniel Muratore, nuestro equipo internacional demostró la derivación viral en acción.
El equipo tomó muestras de un cinturón de oxígeno de un metro de espesor que se extiende cientos de kilómetros a lo largo del Océano Atlántico subtropical. En esta región, parte del Mar de los Sargazos, las cianobacterias unicelulares conocidas como Proclorococos dominan la fotosíntesis en el mar con entre 50.000 y más de 100.000 células en cada mililitro de agua de mar. Estos proclorococos pueden estar infectados con virus.
¿Qué son los proclorococos? Revista científica.
Al secuenciar la comunidad de ARN (las moléculas que transportan instrucciones genéticas dentro de las células), nuestro equipo pudo observar lo que casi todos los virus y sus huéspedes intentan hacer al mismo tiempo.
Descubrimos que la tasa de infección viral en este cinturón oceánico rico en oxígeno es aproximadamente cuatro veces mayor que en otras partes del océano circundante, donde las cianobacterias no se reproducen tan rápidamente. Y observamos virus que causan infecciones masivas en Proclorococos.
Los virus atacaron las células y arrojaron materia orgánica, que las bacterias tomaron y utilizaron para estimular un nuevo crecimiento. Las bacterias inhalaron carbono y liberaron nitrógeno en forma de amonio. Este nitrógeno parece haber estimulado la fotosíntesis y el crecimiento de más células de Proclorococo, lo que resultó en una mayor producción que creó una banda de oxígeno.
La infección viral tuvo un impacto en el ecosistema.
Los científicos de la Expedición de Investigación del Atlántico Abierto 2019 de la Fundación Nacional de Ciencias preparan equipos para recolectar muestras de agua a varias profundidades para analizar la actividad de los virus marinos. SV Wilhelm Comprender el mundo microscópico es importante
Los virus pueden causar efectos agudos, crónicos y catastróficos en la salud humana y animal. Pero esta nueva investigación, posible gracias a una expedición en mar abierto apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias, se suma a un creciente conjunto de estudios que muestran que los virus son actores centrales en el funcionamiento de los ecosistemas, incluido un papel en el almacenamiento de carbono en las profundidades del océano.
Vivimos en un planeta cambiante. Monitorear y responder a los cambios en el medio ambiente requiere una comprensión de los microbios y los mecanismos que impulsan los procesos globales.
Este nuevo estudio es un recordatorio de lo importante que es explorar más a fondo el mundo microscópico, incluida la vida de los virus que dan forma al destino de los microbios y cómo funciona el sistema terrestre.
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